Relatividade Restrita

I. INTRODUÇÃO

A visão de mundo, transformada pelas descobertas da física moderna baseava-se no modelo mecanicista Newtoniano do universo. Esse modelo constituía a estrutura sólida da física clássica. Tratava-se de uma fundação tão imponente quanto uma rocha poderosa sobre a qual se apoiava toda a ciência. Esse modelo ofereceu uma base firme para a filosofia natural ao longo de quase três séculos.

O palco do universo Newtoniano, no qual se desdobravam todos os fenômenos físicos, era o espaço tridimensional da geometria euclidiana clássica. Tratava-se de um espaço absoluto, sempre em repouso e imutável. Todas as mudanças verificadas no mundo físico eram descritas em termos de uma dimensão separada, denominada tempo; essa dimensão, por sua vez, também era absoluta, sem qualquer vínculo com o mundo material e fluindo suavemente do passado através do presente e em direção ao futuro.

Os elementos do mundo Newtoniano que se moviam nesse espaço e tempo absoluto eram partículas materiais. Newton as concebia com objetos pequenos, sólidos e indestrutíveis, a partir dos quais toda a matéria era elaborada.

Todos os eventos físicos são reduzidos, na mecânica Newtoniana, ao movimento de pontos materiais no espaço causado por forças externas. As equações do movimento de Newton constituem a base da mecânica clássica. Foram consideradas como leis físicas; os pontos materiais se movem de acordo como ela se se pensava que elas eram capazes de responder a todas as mudanças observadas no mundo físico.

Na ênfase da idéias de Maxwell sobre o eletromagnetismo vem a pergunta sobre a luz, onda de que? E as conclusões sobre o eletromagnetismo que ele realiza.

Nos fins do século XIX a física aplicada sobre as leis do movimento por Newton e o eletromagnetismo explicado por Maxwell parece dar todo o entendimento da física, mas será que ele realmente explica toda a física? O éter realmente existe ou não, os físicos do século XIX haviam determinado uma substância que estava em todos os lugares inclusive no vácuo como são explicadas estas idéias do éter que os cientistas as desenvolviam?

Michelson e Morley desenvolveram um dos experimentos mais brilhantes de toda a história na física para determinar o éter, substância esta que estava nas mentes dos cientistas da época.

As três primeiras décadas do século XX transformaram radicalmente toda a situação da física, a noção de tempo e espaço absolutos, as partículas sólidas elementares, a natureza estritamente causal dos fenômenos físicos. Nenhum desses conceitos podia ser estendido aos novos domínios em que a física estava então penetrando.

Na origem da física moderna situa-se a extraordinária façanha intelectual de um homem: Albert Einstein que, entre outras importantes contribuições, propôs a teoria espacial da relatividade. Essa teoria unificava e completava a estrutura da física clássica, mas demandava transformações drásticas nos conceitos tradicionais de tempo e espaço. Abalando um dos pilares da visão de mundo Newtoniano. De acordo com a teoria da relatividade, o espaço não é tridimensional e o tempo não constitui uma entidade isolada. Ambos acham-se intimamente vinculados, formando um conjunto quadridimensional, o espaço-tempo. Na teoria da relatividade nunca se pode falar acerca do espaço sem falar acerca do tempo e vice-versa o que inexiste qualquer fluxo universal do tempo.

Observadores diferentes ordenarão diferentemente os eventos observados. Dois eventos que são visto ocorrendo simultaneamente por um observador, podem ocorrerem diferentes instantes em outros observadores todas as medições que envolvem o espaço e o tempo perdem assim seu significado absoluto. Na teoria da relatividade, o conceito Newtoniano de espaço absoluto como o palco dos fenômenos físicos é posto de lado, ocorrendo o mesmo com o conceito de tempo absoluto, tanto o espaço quanto o tempo tornam-se meramente “elementos da linguagem” utilizada por um observador particular para descrever os fenômenos observados.

A relatividade é o campo de estudo dedicado à medida de eventos, onde e quando ocorrem e qual a distancia que os separa no espaço e no tempo. A relatividade tem a ver com a relação entre os valores medidos em referenciais que estejam se movendo um em relação ao outro com velocidade constante (referenciais inerciais).

A relação entre os resultados de medidas executadas em diferentes referenciais, em 1905 Albert Einstein propôs a teoria da relatividade restrita. O adjetivo restrito é usado para indicar que a teoria se aplica apenas a referenciais inerciais.

Partindo de dois postulados aparentemente simples, Einstein surpreendeu o mundo cientifico ao mostrar que as velhas idéias a respeito da relatividade precisavam ser melhoradas, embora todos estivessem tão acostumados com elas que elas pareciam óbvias. O fato de parecerem óbvias era uma conseqüência do fato de que só estamos acostumados a observar corpos que se movem com velocidade relativamente pequena, além disso, a relação entre espaço e tempo é diferente para observadores que estão em movimento um em relação ao outro. Uma conseqüência é o fato de que o tempo transcorre a uma taxa dependente do observador, ou seja, o fluxo do tempo é ajustável.

SegundoCapra (2006): os conceitos de espaço e tempo são tão básicos para a descrição dos fenômenos naturais que suas modificações impõem a modificação de vários conceitos que utilizamos para descrever a natureza. A conseqüência mais importante dessa modificação é a compreensão de que a massa nada mais é que uma forma de energia. Assim, mesmo um objeto em repouso possui energia armazenada em sua massa, a relação entre ambas é dada pela famosa fórmula E=m.c2 , sendo “c” a velocidade da luz.

A constante “c”, a velocidade da luz, é de fundamental importância para a teoria da relatividade. Sempre que descrevemos fenômenos físicos envolvendo velocidades que se aproximam da velocidade da luz, nossa descrição tem que levar em conta a teoria da relatividade. Isso se aplica em particular aos fenômenos eletromagnéticos, entre os quais a luz é apenas um exemplo e que levou Einstein à formulação de sua teoria.

A física clássica baseava-se não apenas na noção de um espaço absoluto, tridimensional, independente dos objetos materiais que contém e obedecendo às leis da geometria euclidiana, mas também na noção do tempo como uma dimensão separada, que é igualmente absoluto e flui de maneira uniforme, independentemente do mundo material.

A teoria da relatividade fornece uma estrutura comum para a descrição dos fenômenos associados aos corpos em movimentos, à eletricidade e ao magnetismo; sendo a relatividade do espaço e do tempo e sendo